نظریه های متعددی در مورد افزایش دمای زمین وجود دارد که تأثیر مستقیم فعالیت های انسان بر روی آن را مطرح می سازد. طوری که افزایش شدید سطح دی اکسید کربن اتمسفر در 25 سال گذشته نگرانیهای جدی را در مورد آلودگی محیط و گرم شدن جهان ایجاد کرده است. این تغییرات عواقب اجتناب ناپذیری بر روی زندگی موجودات زنده دارد. در این تحقیق انرژی از طریق منابع تجدید پذیر تأمین می شود و از آلودگی محیط جلوگیری میکند. سیستمی طراحی میشود که پایدار بوده و دارای هزینه کمی برای تهیه توسط اشخاص با درآمد پایین یا برای اشخاصی که به شبکه برق دسترسی ندارند، باشد در این پایان نامه یک سیستم انرژی خورشیدی طراحی شده است که به صورت اتوماتیک انرژی مورد نیاز واحدهای مستقل و بارهای محلی را تأمین و کنترل می کند. سیستم مورد نظر در نرم افزار matlab شبیه سازی شده است. این سیستم شامل شبکه فوتوولتاییک، باتری با در نظر گرفتن اثرات حرارتی، توربین بادی، مبدل dc/dc، میکروگرید dc، بارهای مختلف محلی و مرکز کنترل هوشمند بار است. همچنین بخشی به نام سویچر هوشمند بین منابع وجود دارد که بر اساس الگوریتمی، وظیفه انتخاب منابع را بر عهده دارد. یکی از مزایای این سیستم آن است که هر بخش به صورت مستقل می تواند بررسی گردد و کنترل شود؛ لذا انرژی تولیدی به صورت بهینه مصرف میشود و عمر سیستم نیز باز بهینه خواهد بود. سیستم با تحلیل، شبیه سازی، اندازه گیری و بررسی کاراتر می شود. علاوه بر این، شبیه سازی سه روزه ای با استفاده از دادههای واقعی برای توان تابشی اشعه خورشید، درجه حرارت و سرعت باد برای سیستم مذکور صورت گرفته است. این شبیه سازی ابزاری مهم جهت توسعه بیشتر سیستم و طراحی دوباره و نیز پیش بینی کارایی سیستم در بلند مدت است. در طراحی این سیستم همواره اندازه قطعات و هزینه بخش های مختلف نیز برای ساخت سیستم در عمل، در نظر گرفته شده است.

مبدل های قدرت در فرآیندهای الکتریکی قدرت مورد استفاده قرار می گیرند. مبدل ها بر حسب مشخصات و خصوصیاتی که دارند کمیت های الکتریکی از قبیل سطح ولتاژ و فرکانس را تغییر می دهند. یکی از پرکاربردترین نوع مبدل های قدرت، اینورتر های dc/ac می باشد. اما این اینورترها دارای محدودیت ها و معایبی هستند. از جمله این معایب: محدودیت در دامنه ولتاژ یا جریان خروجی می باشد، خروجی اینورتر های نسل قدیم نمی تواند از اندازه منبع ورودی اینورتر فراتر رود. ازطرف دیگر به دلیل اینکه در این اینورترها کلید های تایریستوری در یک ساق هم زمان نمی توانند روشن باشند، بنابراین به ناچار در این حالت خروجی اینورتر باید مدار باز باشد و این هم باعث پایین آمدن بازده اینورتر می شود. با پیشرفت روز افزون در زمینه الکترونیک قدرت در سال 2002 اولین بار یک اینورترجدید توسط پرفسور fang z. peng ارائه و ساخته شد. لذا در فصل 2 این پایان نامه در مورد اینورترهای منبع امپدانسی صحبت شده است. در این فصل عملکرد این اینورتر در حالت ماندگار و روش های افزایشی کلید زنی و مقایسه آن با اینورتر های قدیمی بحث شده است. به دلیل اینکه این اینورتر جدید معایب اینورتر های نسل قدیم را ندارد، مقالات زیادی در زمینه این اینورتر و کاربرد آن در زمینه های مختلف انجام شده است. تکنولوژی سیستم های انتقال ac انعطاف پذیر(facts ) ابزاری بسیار مهم برای بارپذیری خطوط انتقال موجود می باشند که استفاده از این تکنولوژی این امکان را فراهم می آورد که حداقل در موقعیت های گذرا خطوط انتقال موجود تا حد حرارتی خود توانایی انتقال توان را داشته باشند بدون اینکه پایداری سیستم را پایین آورند. اصلی ترین ویژگی این تکنولوژی توانایی آن در کنترل مستقیم توان عبوری از خطوط انتقال و نیز سایر پارامتر های سیستم قدرت شامل ولتاژ باس ها و ... می باشد. به همین خاطر در فصل 3 در مورد ادوات facts سری نسل اول و جبران ساز استاتیکی سنکرون سری sssc به عنوان یکی از پرکاربردترین ادوات facts سری نسل دوم صحبت شده است. با توجه به مزایای اینورتر منبع امپدانسی نسبت به اینورترهای قدیمی، در فصل 3 استفاده از این اینورتر در ساختار sssc مطرح می شود. همچنین در این فصل الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات pso به عنوان یکی از پرکاربردترین الگوریتم ها در سیستم قدرت برای بهینه سازی پارامترهای کنترلی، کنترل کننده های sssc نیز مطرح خواهد شد. در فصل آخر نیز نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزار simulink/matlab برای اینورتر منبع امپدانسی و sssc مبتنی بر اینورتر منبع امپدانسی ارائه می شود.

امروزه یکی از مهم ترین مسائل صنعت برق مشکلات کیفیت توان برای بارهای حساس است، که این به دلیل استفاده زیاد از ادوات الکتریکی و الکترونیکی پیشرفته مانند کامپیوترها و کنترل کننده های قابل برنامه ریزی است. استفاده از چنین تجهیزاتی غالباً نیاز به منبع انرژی با کیفیت توان بالا دارد. کمبود و بیشبود آنی ولتاژ معمولاً بیش از هر پدیده کیفیت توان رخ می‎دهد و مشکل ایجاد می کند، که به دلایل مختلفی از جمله اثر انواع خطا در سیستم قدرت و یا راه اندازی موتورهای القایی بزرگ رخ می‎دهد. بنابراین مشکل کمبود و بیشبود ولتاژ در طرف بار از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. بازگردان دینامیکی ولتاژ( dvr) از ادوات custom power است که جهت حفاظت بارهای حساس در مقابل تغییرات ولتاژ، به صورت سری به شبکه توزیع متصل می شود و با تزریق سه ولتاژ مستقل به هر فاز، در عرض چند میلی ثانیه ولتاژ بار را به مقدار نامی اش برمی گرداند. بخش کنترل dvr وظیفه تعیین اندازه و زاویه ولتاژهای تزریقی را بر عهده دارد. استفاده از بازگردان دینامیکی ولتاژ (dvr) که به یک منبع انرژی وصل است به عنوان موثرترین گزینه از لحاظ عملکرد و ملاحظات اقتصادی، برای جبران تغییرات ولتاژ شناخته می شود. یکی از مهم ترین دلایل تغییرات ولتاژ بروز خطاها متقارن و نامتقارن در شبکه می باشد که اغلب خطای نامتقارن از نوع تک فاز به زمین، فاز به فاز و دو فاز به زمین را شامل می شود. در جبران ولتاژ نامتقارن ،علاوه بر کاهش یا افزایش غیریکنواخت دامنه ولتاژ فازها، زاویه ولتاژ فازها نیز متفاوت می باشد. با توجه به مزایای dvr در این پایان نامه سعی خواهد شد که شبکه مورد نظر را بعد از وقوع خطای نامتقارن که منجر به کمبود و بیشبود ولتاژ در شبکه می شود به وسیله dvr به حالت تعادل قبل از وقوع خطا رساند و از آسیب رسیدن به بارهای حساس قطع آن ها در هنگام خطا جلوگیری کرد.

افزایش روز افزون بارهای غیر خطی و نامتعادل از قبیل کوره های القائی، محرکه های اینورتری کنترل سرعت ماشین های الکتریکی و مبدل های الکترونیک قدرت و تنظیم کننده های ولتاژ ac، سیستم های توزیع را با مشکلات و خطرات جدی مواجه ساخته است. مورد قابل توجهی که وجود دارد این است که عدم تعادل بار موجب افزایش تلفات انرژی در شبکه های قدرت گشته و هر ساله مقادیر قابل توجهی انرژی الکتریکی را هدر داده و از این طریق مبالغ هنگفتی به شرکت های برق تحمیل می کند. در این میان سهم عمده تلفات شبکه های قدرت (بیش از 80 درصد) مرتبط با تلفات در شبکه های توزیع انرژی است. در کشور ایران بیش از 15 درصد انرژی خالص تولیدی نیروگاه ها صرفاً در شبکه های توزیع تلف می شود. از طرفی در سال های اخیر افزایش بارهای حساس موجود در تجهیزات بیمارستان ها، بانک ها و مراکز مخابراتی و حساسیت این ادوات به تغییرات ولتاژ، فرکانس و اغتشاشات هارمونیکی تقاضا را برای منابع ولتاژ سه فاز ac با کیفیت توان بالا افزایش داده است. تشخیص هارمونیک های ایجاد شده بر اثر وجود بارهای غیر خطی و تعیین میزان نامتعادلی ولتاژ و جریان، و مسائل مربوط به بهبود کیفیت توان امروزه از چالش های صنعت برق است. تاکنون روش های تئوری، تجربی و عملی مختلفی جهت متعادل سازی بار و شبکه قدرت انجام گرفته است. در این پایان نامه هدف، متعادل سازی بار توسط اینورتر های چند سطحه می باشد. که این مهم توسط یک مبدل پنج سطحه منبع ولتاژ با ساختار آبشاری پل h صورت گرفته است. جهت تولید جریان های مرجع برای مبدل پنج سطحه از روش توان اکتیو و راکتیو لحظه ای استفاده شده است. برای کلید زنی مبدل پنج سطحه آبشاری پل h نیز روش مدولاسیون شیفت فاز مورد استفاده قرار گرفته است. در پایان نتایج مربوط به شبیه سازی های انجام گرفته بر روی شبکه قدرت که بار های نامتعادل را تغذیه می کند، در نرم افزار matlab بیان گردیده است. در این شبیه سازی ها مبحث تعادل بار در شبکه های قدرت در حالت های مختلف بررسی شده است.

اخیرا گسترش تکنولوژی انرژیهای تجدیدپذیر و افزایش نگرانی ناشی ازقیمت بالای سوختهای فسیلی و گرم شدن جهانی موجب افزایش استفاده از منابع انرژی توزیع یافته (der)شده است. واحدهای derمنابع انرژی کوچکی هستند که در نزدیکی بارهای محلی قرار می گیرند و به دو گروه مولدهای توزیع و (dg) و ذخیره سازهای توزیع(ds) تقسیم بندی میشوند.واحدهای dgشامل گسترهبالایی از تکنولوژی مانند: میکرو توربینها،موتورهای دیزلی و ... میباشد.واحدهای dsترکیبی از انواع مختلفی از باتریها،خازنهای انرژیدارو بارهای کنترل شونده می باشند.واحدهای der بسته به مفهوم ریزشبکه، در دوحالت وصل به شبکه و مستقل ازشبکه بهره برداری می شوند.از آنجایی که هزینه سرمایه گذاری ریز شبکه هابا تعداد و ظرفیتواحدهای بکار رفته ارتباط مستقیم دارد،تعیین بهینه تعداد و عناصر ریز شبکه و نیز استراتژی بهره برداری از آنها برای کاهش هزینه تامین انرژی و کوتاهتر کردن دوره بازگشت سرمایه ضروری می باشد. در نتیجه تعیین تعداد و ظرفیت بهینه هر یک از عناصر ریز شبکه باید مصالحه ای بین شاخص های قابلیت اطمینان سیستم(مانندlole وeens) و هزینه کل (شامل هزینه های سرمایه گذاری وبهره برداری )باشد.در این پایان نامه بعد از توصیف هر یک ازعناصر ریز شبکه،سیستم تولید همزمان بصورت موردی بررسی می شود. هدف این پایان نامه تعیین بهینه تعداد و ظرفیت عناصر سیستم تولید همزمان می باشد.جهت در نظرگرفتن عدم قطعیت های موجود در بهره برداری سیستم، شامل عدم قطعیتهای تخمین تقاضای الکتریکی و حرارتی و همچنین خروجهای اجباری عناصر سیستم تولید همزمان ،از برنامه ریزی تصادفی استفاده شده و مسئله بصورتmilp مدلسازی می شود. جهت بهینه سازی از نرم افزارgams استفاده شده است.

استفاده از سیستم های انتقال ac انعطاف پذیر یا facts ، زمینه ساز پیشرفت های چشمگیری در زمینه جبران سازی خطوط انتقال، کنترل ولتاژ، کنترل توان، افزایش ناحیه پایداری، بهبود توان و... شده است. از نگاه اقتصادی سرمایه گذاری روی ادوات facts تنها زمانی مقرون به صرفه است که این وسایل خاصیتی چند کاره داشته باشند، مخصوصا در شرایط کار عادی و در حالت اضطراری. از طرفی دیگر یکی از بزرگترین چالش های سیستم های قدرت خطاها و روشهای محدود سازی آنها می باشد که در سالهای اخیر با توجه به ورود وسایل الکترونیک قدرت در سطح ولتاژ و جریان بالا، امکان بکارگیری این وسایل نیز در صنعت فراهم شده است. از پیشرفت های قابل ملاحظه در روش های محدود سازی جریان با استفاده از عناصر نیمه هادی پر سرعت می توان به محدود کننده های تشدیدی سری و موازی اشاره کرد. مشکلات هزینه بسیار زیاد ادوات facts و لزوم چند کاره بودن آنها و همچنین بحث خطاها در سیستم قدرت، زمینه ساز تحقیق در مورد پیدا کردن راه حلی برای این مشکلات شد. با ترکیب مدل های مداری ادوات facts با محدود کننده های تشدیدی، ساختارهای جدیدی پیشنهاد می شود که در شرایط عادی به عنوان ادوات facts عمل می کنند و در زمان خطا به یک محدود کننده جریان خطا تبدیل می شوند. نتیجه این کار، کاهش هزینه ساخت این گونه وسایل به طور کاملا چشمگیری می باشد.

کیفیت توان خروجی که توسط خط تامین می شود، در دهه های اخیر اهمیت مهمی در صنایع مدرن یافته است. مسایل مربوط به کیفیت توان شامل فرورفتگی ولتاژ ، نامتعادلی ولتاژ، وقفه ها و مشکلات هارمونیک است. مسایل کیفیت توان می توانند مشکلاتی را برای صنایع ایجاد کنند که از خرابی دستگاه ها تا از کار افتادن کامل یک واحد صنعتی قابل تغییر است. کیفیت توان می تواند به دلیل اختلالات سمت خط یا سمت بار کاهش یابد. برای غلبه بر مشکلات ایجاد شده توسط اختلالات سمت بار، دستگاه های توان سفارشی در نزدیکی بار متصل می شوند. یکی از دستگاه های توان سفارشی که برای حل مشکلات مربوط به فرورفتگی ها و برآمدگی های ولتاژ به کار می رود، بازیاب ولتاژ پویا dvr است. این وسیله یک دستگاه توان سفارشی به شکل سری است که در مقایسه با دیگر دستگاه های موجود برای جبران سازی فرورفتگی های ولتاژ، مقرون به صرفه تر است. در این پایان نامه، مدل سازی و شبیه سازی یک سیستم dvr با استفاده از دو اینورتر منبع امپدانسی و اینورتر منبع امپدانسی npc در مدار dvr انجام گرفته است. از نرم افزار matlab/simulink برای انجام شبیه سازی ها استفاده شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که در هر دو حالت، dvr ولتاژ بار را به حالت قبل از اختلال بازیابی می کند، اما استفاده از اینورتر منبع امپدانسی npc، اعوجاج ولتاژ تزریقی توسط dvr را کاهش می دهد.

جهت هوشمند سازی شبکه های توزیع ابتدا باید زیر ساختهای لازم جهت هوشمند سازی را آماده کرد. از جمله زیر ساختهای لازم، شبکه های توزیع فعال( adn) می باشد. شبکه های توزیع فعال نسل جدیدی از شبکه ها است که در این شبکه ها انتقال توان یک جهته نمی باشد. انتقال توان از بالا دست به پایین دست و برعکس می باشد. جایابی مناسب منابع تولید پراکنده (dg ) در شبکه های فعال می تواند در کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ و یا اهداف دیگر موثر باشد. از دیگر زیر ساختارهای لازم در این شبکه ها، وجود برنامه های پاسخگویی بار می باشد. بنابراین بحث جایابی و تعیین اندازه همزمان منابع تولید پراکنده (dg) و برنامه پاسخگویی بار در شبکه های توزیع فعال، می تواند در بهینه سازی اهداف هدف موثر باشد. جهت بهینه سازی توابع هدف از الگوریتم بهینه ساز ژنتیک استفاده شده است تا بهینه ترین مکان و اندازه dg ها و بهینه ترین مکان برنامه پاسخگویی بار مشخص شود. جهت بررسی از دو شبکه نمونه 33 باسه و 69 باسه استفاده خواهیم کرد تا نتایج جایابی و تعیین اندازه را مشاهده کنیم.

با افزایش نیاز روز افزون به توان الکتریکی و کاهش منابع سوختی برای تولید توان، بشر باید برای تولید توان به منابع تجدیدپذیر روی بیاورد. یکی از چالش های پیش روی تولید توان از منابع تجدیدپذیر، قرار گرفتن مکان های مناسب چنین سیستم هایی در مناطق دورافتاده و به صورت پراکنده می باشد. برای مثال مزرعه های بادی در نقاط غیر ساحلی و در واقع فواصل 30 -100 کیلومتری داخل دریا قرار گرفته اند. جمع آوری و انتقال توان به صورت جریان متناوب و انتقال آن به شبکه اصلی بدلیل تغییر سرعت باد، تغییرات ولتاژ، بحث سنکرون سازی ولتاژهای تولیدی و...... کار دشواری خواهد بود. یک راه حل استفاده از ولتاژ dc برای اتصال چنین سیستمی به شبکه اصلی می باشد و بحث سیستم های hvdc (جریان مستقیم ولتاژ بالا) پیش می آید. هدف این پایان نامه بررسی سیستم های مختلف hvdc ، بررسی روش های کنترلی جهت دستیابی به اهداف مختلف شبکه، طراحی سیستم های کنترل مورد نظر و ارائه شبیه سازی ها جهت اثبات امکان داشتن یک سیستم multi terminal hvdc می باشد. در واقع قادر به کنترل متغیرهای اصلی در یک شبکه متشکل از چندین سیستم vsc-hvdc خواهیم بود. می توان چنین سیستمی را در شبکه های مختلف بادی و خورشیدی مورد استفاده قرار داد. شبیه سازی ها در نرم افزار pscad انجام شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.